Rijke管热声振荡的稳定性切换行为研究

采用数值方法模拟了强弱两种阻尼条件下传热迟滞时间对一维Rijke管热声系统稳定性的影响,发现Rijke管系统存在稳定性切换现象.在推导了无量纲形式的管内声波动量方程和能量方程之后,利用Galerkin方法对控制方程进行展开并在时间域内数值求解.分析了强阻尼和弱阻尼条件下,给定热源的Rijke管热声振荡的稳定性与传热迟滞时间的关系.结果显示:在两类阻尼条件下,持续增大传热与速度的迟滞时间,系统均呈现出稳定性切换现象,即系统在稳定和不稳定两个状态间持续转变;但弱阻尼系统的不稳定区域宽于强阻尼系统的不稳定区域,系统最大振幅相对增大,且系统热声振荡的主模态在不同模态之间发生转换.最后,通过求解系统各阶模态极限环幅值随传热迟滞时间的变化,发现Rijke管热声振荡稳定性切换现象与迟滞时间存在近似周期性关系.     

波纹穿孔板吸声特性研究

研究了平面波垂直入射和掠入射两种情况下波纹穿孔板对声波的耗散作用,结果表明在这两种情况下波纹穿孔板的声学特性都有别于平板穿孔板。在垂直入射条件下,通过“等效穿孔率”可以在中、低频率范围内使波纹穿孔板和平板穿孔板的吸声特性“重合”。波纹穿孔板在高频范围会出现异于平板穿孔板的双尖峰现象,进一步研究发现这是由波纹板形状导致的背腔深度的连续变化所引起的。在掠入射条件下,波纹穿孔板与平板穿孔板无法通过“等效穿孔率”替代。波纹穿孔板的板高和板长对其声学性能都有明显影响,当波纹穿孔板夹角(板高与1/4板长对应的正切角)相同时,在板长小于75 mm范围内波纹穿孔板有相似的声学性能。     

管束穿孔板的管腔耦合共振吸声机理研究

为了揭示管束穿孔板共振吸声结构的吸声机理,利用热黏性条件下基于有限元算法的管束穿孔板仿真模型,研究了平面声波正入射条件下,管束穿孔板内部声场分布特征,并利用阻抗管对吸声系数的理论仿真结果进行了试验验证.结果表明,管束穿孔板在低频主要靠腔体共振吸声,在高频主要靠管共振吸声,管束穿孔板整体呈现出较为明显的管腔耦合共振吸声特征。管束穿孔板共振时管中声强和质点法向振速较大,高频次吸声峰频点处管中和腔中均有驻波形成,频率越高驻波数量越多.管束穿孔板的耦合共振受到管长、腔深、穿孔率和管内径等参数变化的影响,管长对高频耦合共振的影响最大,管长增大使高频主吸声峰频点移向低频,并使相邻主吸声峰之间的间距减小.      

Rijke型燃烧器热声不稳定的频率跳跃

为研究热声不稳定的自激机理,搭建了Rijke型预混燃烧器热声不稳定试验台架,研究了其热声不稳定起振过程的频率特性.Rijke型燃烧器为两个不同尺寸的方管,下端封闭,上端开口,多孔介质稳燃体位于燃烧器下端四分之一管长处,甲烷与空气的预混气体在稳燃体上方燃烧,形成平面火焰.试验发现了Rijke型预混燃烧器内热声不稳定的起振过程中存在着频率跳跃:燃烧热释放脉动与燃烧器声场的耦合首先激发低阶的热声振荡,然后此低阶热声振荡逐步消退,再度激发起更高阶的热声不稳定,依次类推,直至激发起适合当前燃烧器结构的稳定持续的压力振荡.     

黎开管非线热声效应的研究

基于能量守恒原理对Rijke管热声效应展开了理论分析,采用内外流场耦合法数值模拟了Rijke管自激励起振和饱和过程的声场特性,并开展了相应的实验研究.推导了Rijke管起振、饱和及高次谐波产生过程中的能量变化,分析了Rijke管非线性效应包括高次谐波和波形畸变的影响因素,提出了改变管口声阻抗可弱化非线性效应的方法.结果...     

Rijke管自激热声振荡的数值模拟

为了对热声不稳定的发生及控制机理进行研究,对Rijke管内的自激热声振荡现象进行了数值模拟。采用具有低频散低耗散特点的计算气动声学方法,对带有非线性热源项的声波方程进行数值求解,并比较了不同的热源模型及边界条件对非线性效应的影响。结果表明,计算气动声学方法可以成功捕捉到Rijke管内压力的起振过程,而且在速度扰动达到平均流速度的1/3时,振荡会由线性增长转为非线性增长,最终达到有限幅值极限循环。相比热源项,考虑管口辐射耗散的非线性边界条件在振荡幅值和频谱方面对结果的影响都比较小。数值模拟得到的结果与实验符合较好,表明计算气动声学方法适合于热声振荡问题的研究。      

声学共振腔式蜗舌穿孔板厚度对离心式风机噪声的影响

本文用实验方法验证了离心式风机声学共振腔蜗舌穿孔板随着厚度的增加,其频声压级下降的幅值逐渐减小,当穿孔板厚度大于２ｍｍ时,声学共振腔蜗舌不起降低噪声作用,当穿孔板厚度小于２ｍｍ时,流量系数Ｑ和压力系数Ｐ比原机无声学共振腔式蜗舌时平均下降约４．４％和３．８７％,对风机气动力性能影响不明显。     

薄纤维层对穿孔板的声学影响研究

为了提高附着薄纤维层穿孔板的声学预测精度,通过实验及理论分析方法研究薄纤维层对穿孔板的声学影响。采用声学阻抗管系统测试穿孔饰面板及背腔的吸声系数。测试结果显示,薄纤维层对吸声层的吸声性能具有明显的提高作用。以穿孔板声阻抗模型为基础构建附着薄纤维层的穿孔饰面板等效声阻抗模型,以附加修正参数等效薄纤维层的声学影响。依据吸声系数测试结果计算薄纤维层的等效声学修正参数,结果显示薄纤维层造成的附加阻性修正比较显著。     

水下弹性微穿孔吸声结构吸声系数研究

利用模态叠加法建立了水介质微穿孔板的数学模型,基于声电类比法得到其等效电路模型。研究了弹性微穿孔板和弹性背腔对垂直入射吸声系数的影响。与空气介质中的微穿孔板不同,水下微穿孔板因结构阻抗不足,难以取得满意的吸声效果,为此提出了增强型微穿孔吸声结构,并在水介质阻抗管内对理论结果予以验证。结果表明,随着增强型弹性微穿孔板弯曲刚度的增大,其在[20,2000]Hz范围内的平均吸声系数得到提高,逐步趋近于刚性微穿孔板的结果,弹性背板使微穿孔吸声结构的吸声峰向低频移动,低频吸声效果得到提高。      

演示用Sondhauss管的研制及理论分析

介绍了演示用 Sondhauss管的结构与制作过程 ,它具有直观、简单、成本低等突出优点 ,是一种比较理想的热声效应演示器件。通过初步实验 ,文中对热声管发声机制进行了理论分析 ,有助于更好地理解热声效应 ,并为进一步研究热声机理奠定了基础